KR101135682B1 - Control method of Organic Rankine Cycle System working fluid quality - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액체상태의 냉매를 가열하여 고온, 고압의 기체상태로 만드는 열교환부(130)와, 고온고압의 냉매를 저온 저압으로 팽창시켜 전기를 생산하는 발전부(140)와, 발전부(140) 후단에서 기체 상태의 냉매를 액체상태로 냉각시키는 응축기(150)와, 응축기(150)의 냉매를 지속적으로 순환시키는 펌프(120)로 구성된 ORC시스템 과열도 제어방법에 있어서, 상기 열교환부(130)는 예열기(133), 증발기(135), 과열기(137)로 구성되도록 하되, 상기 증발기(135) 내의 액체 상태의 작동유체 수위를 낮추어 증발기(135) 내의 외부 열원이 주입되는 튜브 일부를 과열기로 활용하여 과열도를 상승시키도록 된 것을 특징으로 하는 ORC시스템 과열도 제어방법에 관한 것이다.The present invention is a heat exchanger 130 for heating the liquid refrigerant in a high-temperature, high-pressure gas state, the power generation unit 140 for producing electricity by expanding the high-temperature high-pressure refrigerant to low temperature low pressure, and the power generation unit 140 In the ORC system superheat control method consisting of a condenser 150 for cooling the refrigerant of the gas state in the liquid state and a pump 120 for continuously circulating the refrigerant of the condenser 150, the heat exchange unit 130 ) Is composed of a preheater 133, an evaporator 135, a superheater 137, but lowers the working fluid level of the liquid state in the evaporator 135 to superheat a portion of the tube into which the external heat source in the evaporator 135 is injected. It relates to an ORC system superheat control method characterized in that to increase the superheat degree by utilizing.

Description

ＯＲＣ시스템 과열도 제어방법{Control method of Organic Rankine Cycle System working fluid quality}Control method of Organic Rankine Cycle System working fluid quality

본 발명은 ORC시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 증발기 내의 액체 상태의 작동유체 수위를 낮추어 증발기 내의 외부 열원이 주입되는 열교환튜브 일부를 과열기로 활용하여 과열도를 상승시키도록 된 ORC시스템 과열도 제어방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an ORC system, and more particularly, an ORC system superheat control to increase the superheat degree by using a part of a heat exchanger tube into which an external heat source is injected into an evaporator as a superheater by lowering a working fluid level in a liquid state in an evaporator. It is about a method.

일반적으로 ORC(유기랭킨사이클, Organic Rankine Cycle) 터보발전 시스템 구조는 그림 1에서 나타낸 것과 같이, 증발기(10), 터빈(20), 응축기(30) 및 펌프(40) 순으로 사이클이 구성되고, 이 중 증발기(10)의 전, 후방에 각각 예열기(11)와 과열기(12)가 마련되며, 응축기(30) 후방에 응축수를 저장하기 위한 응축탱크(35)가 구비되어 있으며, 이 응축탱크(35)를 지난 액체 상태의 냉매의 유량을 측정하기 위해 별도의 유량계를 더 구비할 수 있다. In general, the ORC (Organic Rankine Cycle) turbo generation system structure, as shown in Figure 1, the cycle consists of the evaporator 10, turbine 20, condenser 30 and pump 40, Among them, a preheater 11 and a superheater 12 are provided at the front and rear of the evaporator 10, respectively, and a condensation tank 35 for storing condensate is provided at the rear of the condenser 30. A separate flowmeter may be further provided to measure the flow rate of the refrigerant in the liquid state after 35).

열 전달용 또는 폐열 회수용 및 발전용으로 수증기 매질의 사용에 따른 단점을 극복하기 위하여, 분말 공장에서 작동 유체로서, 및 작동 및 열 전달 중간체로서 고온 유기 작동 유체가 도입된 바 있다. 열역학 유기랭킨사이클 (Organic Rankin Cycle), 또는 유사한 열??에너지 전달 시스템을 바탕으로 한 열??에너지 전환장치는 수백 와트(W) 내지 수십 메가와트(MW)의 전력을 생산하기 위하여 특히 열이 다양한 공급원, 예를 들어, 가스 터빈 배출 가스, 통상적인 연료의 연소, 바이오매스 연료의 연소, 지열 공급원, 태양열 집열장치 및 발전소 및 다른 공업 공정에서 생산되는 폐열로부터 얻어지는 원격지에서의 열 회수 및 발전에 있어 유용하다. 약 350℃ 정도의 고온에서 유지가능한 유기유체가 수증기보다 유익하며, 증기의 사용이 터빈 블레이드의 부식을 일으킬 수도 있는 증기의 팽창으로 인해 터빈 외부에 액적을 형성시킴으로써 제한될 수도 있는 낮은 응축 온도 및 높은 터빈 팽창률에서도 발전 사이클에서 성공적으로 이용될 수 있다. 유기 유체의 성질 때문에, 이들은 팽창 과정 중에 과열(또는 건조)되어 증기를 사용하는 경우에서와 같은 액적의 형성을 방지하는 특성이 있다.To overcome the disadvantages of using steam media for heat transfer or for waste heat recovery and for power generation, hot organic working fluids have been introduced in the powder plant as working fluids and as working and heat transfer intermediates. Thermodynamic energy converters based on a thermodynamic Organic Rankin Cycle, or similar thermal energy transfer system, are particularly heat-producing to produce power from hundreds of watts to tens of megawatts (MW). Heat recovery and generation at remote locations resulting from various sources, for example gas turbine emissions, combustion of conventional fuels, combustion of biomass fuels, geothermal sources, solar heat collectors and waste heat produced in power plants and other industrial processes. It is useful. Organic fluids that can be maintained at temperatures as high as about 350 ° C. are more beneficial than water vapor, and low condensation temperatures and high temperatures may be limited by the use of steam to form droplets outside of the turbine due to expansion of the steam, which may cause corrosion of the turbine blades. Turbine expansion rates can also be used successfully in power generation cycles. Because of the nature of organic fluids, they have the property of overheating (or drying) during the expansion process to prevent the formation of droplets as in the case of using steam.

이러한, 유기랭킨사이클은 유기매체를 작동유체로 사용하는 랭킨사이클(Rankin Cycle)로서 비교적 저온의 온도 범위 (60～200℃)의 열원을 회수하여 전기를 생산할 수 있게 된다. 이러한 유기랭킨사이클은 저온에서 고압의 기체를 생산하여 터빈을 구동하여야 하는 시스템 특성상, 작동유체로는 비등점이 낮고, 증발압력이 높은 프레온 계열의 냉매를 사용하게 된다.Such an organic Rankine cycle is a Rankine cycle that uses an organic medium as a working fluid, so that electricity can be generated by recovering a heat source in a relatively low temperature range (60 to 200 ° C.). The organic Rankine cycle uses a Freon-based refrigerant having a low boiling point and a high evaporation pressure as a working fluid due to a system characteristic of producing a high pressure gas at a low temperature to drive a turbine.

이와 같은 프레온계열의 냉매는 증발 특성이 매우 높기 때문에 펌프 및 각종 열교환기 제어 방법에 있어서 작동유체로 물을 사용하는 기존의 랭킨사이클과 차별된다.Since the refrigerant of the Freon series has a very high evaporation characteristic, it is distinguished from the existing Rankine cycle that uses water as a working fluid in a pump and various heat exchanger control methods.

이와 같은 유기랭킨사이클은 작동유체의 터빈 입구 온도가 100℃ 전후로 기존의 랭킨(Rankine) 사이클에 비해 낮은 상태에서 고속 터빈을 구동하는 것으로서, 이를 감안한 사이클 제어가 원활하지 못할 경우, 운전이 불안정한 문제가 있었다.Such an organic Rankine cycle operates a high speed turbine at a turbine inlet temperature of about 100 ° C., which is lower than that of a conventional Rankine cycle. When the cycle control is not smooth, the operation is unstable. there was.

또한, 상기 종래기술은 작동유체 과열도가 충분히 높아야 과열기 후단과 터빈 입구 사이에서 온도 감소에 따른 작동유체의 액화에 따른 터빈 효율 감소를 저감시킬 수 있다.In addition, the prior art can reduce the turbine efficiency decrease due to the liquefaction of the working fluid according to the temperature decrease between the rear end of the superheater and the turbine inlet when the working fluid superheat degree is sufficiently high.

상기 종래기술의 ORC 시스템은 외부 열원으로부터 열을 흡수하여 작동유체를 예열, 증발, 과열시켜 터빈을 구동시키는 것으로서, 외부열원을 흡수하여 작동유체를 3개의 다른 열교환기를 통해 가열하는 ORC 시스템 특성상 외부 열원의 온도, 압력, 유량 등이 변화하면 3개의 열교환기의 작동 변수가 변하게 된다.The ORC system of the prior art absorbs heat from an external heat source to drive a turbine by preheating, evaporating, and overheating the working fluid, and absorbs an external heat source to heat the working fluid through three different heat exchangers. The operating temperature of the three heat exchangers is changed when the temperature, pressure, and flow rate of the gas are changed.

즉, 예열기, 증발기, 과열기로 유입되는 외부 열원의 온도, 압력, 유량이 변할 경우 작동유체의 엔탈피 역시 변하게 되고, 외부 열원의 온도, 압력 혹은 압력이 정상치 대비 소폭 감소할 경우 예열기, 증발기에서의 작동유체 온도, 압력은 충분히 확보되지만, 과열기에서의 과열도가 충분치 않은 문제가 있었다.
That is, when the temperature, pressure and flow rate of the external heat source flowing into the preheater, evaporator and superheater change, the enthalpy of the working fluid also changes, and when the temperature, pressure or pressure of the external heat source decreases slightly from the normal value, the operation in the preheater and evaporator Although fluid temperature and pressure were fully secured, there existed a problem that the superheat degree in a superheater was not enough.

종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 작동유체의 저온 운전특성이 향상되어 터빈의 발전효율을 높일 수 있고, 터빈의 무리한 운전을 방지함과 아울러, 안정적인 운전이 가능한 ORC시스템 과열도 제어방법을 제공함에 있다.An object of the present invention for solving the problems of the prior art is to improve the low-temperature operating characteristics of the working fluid to increase the power generation efficiency of the turbine, to prevent excessive operation of the turbine, and to control the ORC system superheat that can be stable operation In providing a method.

또한, 본 발명의 다른 목적은 증발기 내의 액체 상태의 작동유체 수위를 낮추어 증발기 내의 외부 열원이 주입되는 튜브 일부를 과열기로 활용하여 과열도를 상승시키도록 된 ORC시스템 과열도 제어방법을 제공함에 있다.
Another object of the present invention is to provide an ORC system superheat control method to increase the superheat degree by using a portion of a tube into which an external heat source is injected into the superheater by lowering the working fluid level in a liquid state in the evaporator.

상기한 본 발명의 목적은 액체상태의 냉매를 가열하여 고온, 고압의 기체상태로 만드는 열교환부(130)와, 고온고압의 냉매를 저온 저압으로 팽창시켜 전기를 생산하는 발전부(140)와, 발전부(140) 후단에서 기체 상태의 냉매를 액체상태로 냉각시키는 응축기(150)와, 응축기(150)의 냉매를 지속적으로 순환시키는 펌프(120)로 구성된 ORC시스템 과열도 제어방법에 있어서, 상기 열교환부(130)는 예열기(133), 증발기(135), 과열기(137)로 구성되도록 하되, 상기 증발기(135) 내의 액체 상태의 작동유체 수위를 낮추어 증발기(135) 내의 외부 열원이 주입되는 열교환튜브(136) 일부를 과열기로 활용하여 과열도를 상승시키도록 된 것을 특징으로 하는 ORC시스템 과열도 제어방법을 통해 달성될 수 있다.An object of the present invention described above is a heat exchanger 130 for heating a refrigerant in a liquid state to a high-temperature, high-pressure gas state, and a power generation unit 140 for producing electricity by expanding a high-temperature and high-pressure refrigerant to low temperature and low pressure; In the ORC system superheat control method consisting of a condenser 150 for cooling the refrigerant of the gas state in the liquid state in the rear end of the power generation unit 140, and a pump 120 for continuously circulating the refrigerant of the condenser 150, The heat exchanger 130 has a preheater 133, an evaporator 135, and a superheater 137, but lowers the working fluid level in the liquid state in the evaporator 135 to inject an external heat source into the evaporator 135. By using a portion of the tube 136 as a superheater can be achieved through the ORC system superheat control method characterized in that to increase the superheat degree.

여기서, 상기 예열기(133)는 펌프(120)로부터 냉매를 공급받아 열원을 통해 목표온도까지 승온시키도록 하되, 예열기(133)를 거친 냉매의 온도를 측정하여 목표온도에 도달하는 지를 판단하고, 목표온도에 미달하거나 초과할 경우, 열원공급부(131)의 열원 공급량을 제어하는 것을 특징으로 한다.Here, the preheater 133 receives the refrigerant from the pump 120 to increase the temperature to the target temperature through the heat source, and determines whether the target temperature is reached by measuring the temperature of the refrigerant passing through the preheater 133. When the temperature is below or exceeds the temperature, the heat source supply amount of the heat source supply unit 131 is controlled.

그리고, 상기 예열기(133)의 사양은 냉매 입구온도, 압력: 30℃, 7.3bar; 냉매 출구온도, 압력: 77℃, 7.3bar; 냉매유량: 1.9kg/s; 열원 입구온도: 140℃(물 포화증기); 열원 출구온도: 140℃(물 응축액); 열원유량: 0.06kg/s 로 설계되는 것을 특징으로 한다.And, the specification of the preheater 133 is refrigerant inlet temperature, pressure: 30 ℃, 7.3bar; Refrigerant outlet temperature, pressure: 77 ° C., 7.3 bar; Refrigerant flow rate: 1.9 kg / s; Heat source inlet temperature: 140 ° C. (saturated water vapor); Heat source outlet temperature: 140 ° C. (water condensate); Heat source flow rate: characterized in that designed to 0.06kg / s.

여기서, 상기 증발기(135)는 예열기(133)에서 승온과정을 거친 냉매를 공급받아 액체와 기체가 공존 하도록 열원공급부(131)에서의 열원 유량 제어를 통해 작동유체 온도를 제어하고, 증발기(135)의 액체 수위가 항상 일정량이 존재하는 지를 레벨 센서를 이용해 계측하고, 만일 액체 수위가 낮을 경우 펌프(120)의 회전속도를 높이고, 그 반대의 경우 펌프(120) 회전속도를 낮추어 증발기(135) 내에 액체와 기체가 항상 일정하게 공존하도록 하는 것을 특징으로 한다.Here, the evaporator 135 receives the refrigerant that has been heated up from the preheater 133 and controls the working fluid temperature by controlling the heat source flow rate in the heat source supply unit 131 so that the liquid and gas coexist, and the evaporator 135 The level of the liquid level is always measured using a level sensor, and if the liquid level is low, the rotational speed of the pump 120 is increased, and vice versa, the rotational speed of the pump 120 is lowered so that the liquid level in the evaporator 135 is reduced. It is characterized in that the liquid and gas always coexist constantly.

그리고, 상기 증발기(135)의 사양은 냉매 입구온도, 압력:77℃(액체), 7.3bar; 냉매 출구온도, 압력: 77℃(기체), 7.3bar; 냉매유량: 1.9kg/s; 열원 입구온도: 140℃(물 포화증기); 열원 출구온도: 140℃(물 응축액); 열원유량: 0.14kg/s로 설계되는 것을 특징으로 한다.And, the specification of the evaporator 135, refrigerant inlet temperature, pressure: 77 ℃ (liquid), 7.3 bar; Refrigerant outlet temperature, pressure: 77 ° C. (gas), 7.3 bar; Refrigerant flow rate: 1.9 kg / s; Heat source inlet temperature: 140 ° C. (saturated water vapor); Heat source outlet temperature: 140 ° C. (water condensate); Heat source flow rate: characterized in that designed to 0.14kg / s.

여기서, 상기 과열기(137)는 증발기 후단에 설치되어 냉매를 공급받고, 냉매 온도의 상태에 따라 열원공급부(131)의 열원 유량을 제어하여 과열기(137) 후단의 냉매 온도를 제어하는 것을 특징으로 한다.Here, the superheater 137 is installed at the rear end of the evaporator to receive the refrigerant, and control the temperature of the refrigerant at the rear end of the superheater 137 by controlling the flow rate of the heat source of the heat source supply unit 131 according to the state of the refrigerant temperature. .

그리고, 상기 과열기(137)의 사양은 냉매 입구온도, 압력:77℃(기체), 7.3bar; 냉매 출구온도, 압력: 87℃(기체), 7.3bar; 냉매유량: 1.9kg/s; 열원 입구온도: 140℃ 물 포화증기; 열원 출구온도: 140℃(물 응축액); 열원유량: 0.01kg/s로 설계되는 것을 특징으로 한다.And, the specification of the superheater 137 is the refrigerant inlet temperature, pressure: 77 ℃ (gas), 7.3bar; Refrigerant outlet temperature, pressure: 87 ° C. (gas), 7.3 bar; Refrigerant flow rate: 1.9 kg / s; Heat source inlet temperature: 140 ° C. water saturated steam; Heat source outlet temperature: 140 ° C. (water condensate); Heat source flow rate: characterized in that designed to 0.01kg / s.

여기서, 상기 발전부(140)는 과열기(137)에서 정압가열이 이루어진 과열 증기를 전달받아 터빈(143)이 회전되어 발전기(145)의 축을 회전시켜 발전이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.Here, the power generation unit 140 is characterized in that the turbine 143 is rotated by receiving the superheated steam in which the constant pressure heating is performed by the superheater 137 to rotate the shaft of the generator 145 to generate power.

이때, 상기 발전부(140)는 시스템 운전 초반에 작동유체 상태가 정상이 될 때까지 바이패스 배관(141)을 활용하여 터빈(143)의 구동 없이 시운전되도록 하는 것을 특징으로 한다.At this time, the power generation unit 140 is characterized in that the operation without the drive of the turbine 143 by using the bypass pipe 141 until the operating fluid state is normal at the beginning of the system operation.

그리고, 상기 응축기(150)는 터빈(143) 후단에 설치되어 증기 상태의 작동유체를 공급받아 액화시키도록 하되, 냉각타워(160)와 연결되는 것을 특징으로 한다.The condenser 150 is installed at the rear end of the turbine 143 to be liquefied by receiving a working fluid in a vapor state, and is connected to the cooling tower 160.

여기서, 상기 응축기(150)의 사양은 냉매 입구온도, 압력:56℃(기체), 1.8ba; 냉매 출구온도, 압력: 30℃(액체), 1.8bar; 냉매유량: 1.9kg/s; 냉각수 입구온도: 20℃ (물); 냉각수 출구온도: 25℃ (물); 열원유량: 19.3kg/s로 설계되는 것을 특징으로 한다.Here, the specification of the condenser 150, refrigerant inlet temperature, pressure: 56 ℃ (gas), 1.8ba; Refrigerant outlet temperature, pressure: 30 ° C. (liquid), 1.8 bar; Refrigerant flow rate: 1.9 kg / s; Cooling water inlet temperature: 20 ° C. (water); Cooling water outlet temperature: 25 ° C. (water); Heat source flow rate: characterized in that designed to 19.3kg / s.

그리고, 상기 응축기(150) 후단에 액체 냉매를 저장하기 위한 응축탱크(110)가 설치되도록 하는 것을 특징으로 한다.The condenser tank 110 may be installed at a rear end of the condenser 150 to store a liquid refrigerant.

여기서, 상기 펌프(120)의 블레이드와 냉매와의 마찰로 인해 냉매 일부분이 기화되어 펌프(120)가 헛도는 것을 방지하기 위해 바이패스 라인(121)을 설치하여 냉매 증기를 응축탱크(110)로 배출하는 것을 특징으로 한다.
Here, the bypass line 121 is installed in order to prevent the pump 120 from being vanished due to friction between the blades of the pump 120 and the refrigerant, thereby condensing the refrigerant vapor 110. It characterized in that the discharge to.

상기한 구성에 따른 본 발명의 ORC시스템 과열도 제어방법은 작동유체의 저온 운전특성이 향상되어 터빈의 발전효율을 높일 수 있고, 터빈의 무리한 운전을 방지함과 아울러, 안정적인 운전이 가능한 효과를 갖는다.The ORC system superheat control method of the present invention according to the above configuration has the effect of improving the low temperature operation characteristics of the working fluid to increase the power generation efficiency of the turbine, prevent excessive operation of the turbine, and also enable stable operation. .

또한, 본 발명은 증발기 내의 액체 상태의 작동유체 수위를 낮추어 증발기 내의 외부 열원이 주입되는 튜브 일부를 과열기로 활용하여 과열도를 상승시키도록 된 ORC시스템 과열도 제어방법을 제공함으로써, 증발기 내의 액체 상태의 작동유체 레벨제어를 할 경우 과열기의 열교환 면적이 보다 증가하게 되므로, 외부 열원의 열량이 소폭 감소하여 과열도가 낮아지는 문제를 쉽게 보완할 수 있는 효과를 갖는다.
In addition, the present invention provides an ORC system superheat degree control method to lower the level of the working fluid in the liquid state in the evaporator to increase the superheat degree by utilizing a portion of the tube into which the external heat source in the evaporator is injected as a superheater, thereby providing a liquid state in the evaporator. When the working fluid level control of the heat exchanger area of the superheater is increased more, the heat amount of the external heat source is slightly reduced, it has an effect that can easily compensate for the problem of low superheat.

도 1은 종래 기술의 유기랭킨사이클을 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 ORC시스템 과열도 제어방법을 설명하는 개략도.
도 3, 도 4는 본 발명에 따른 ORC시스템의 작동유체 수위 제어구조를 설명하기 위한 개략도.1 is a schematic view showing an organic Rankine cycle of the prior art.
Figure 2 is a schematic diagram illustrating a method for controlling an ORC system superheat degree in accordance with the present invention.
3 and 4 are schematic diagrams for explaining the working fluid level control structure of the ORC system according to the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

동 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예로서, 30kW급 ORC 발전시스템에 대한 주요 시스템 사양 및 제어 방법에 대해 설명한다.As an embodiment of the present invention with reference to the drawings, the main system specification and control method for a 30kW-class ORC power generation system will be described.

이때, 예시되는 시스템의 출력이 다를 경우 이에 따른 작동유체의 유량, 공급열원의 유량 그리고 터빈의 사이즈 등을 변경하면 되고 나머지 제어 방법은 동일하게 수행됨을 밝혀둔다.In this case, when the output of the illustrated system is different, it is necessary to change the flow rate of the working fluid, the flow rate of the supply heat source, and the size of the turbine accordingly, and the rest of the control method is performed in the same manner.

본 시스템은 액체상태의 냉매를 가열하여 고온, 고압의 기체상태로 만드는 열교환부(130)와, 고온고압의 냉매를 저온 저압으로 팽창시켜 전기를 생산하는 발전부(140)와, 발전부(140) 후단에서 기체 상태의 냉매를 액체상태로 냉각시키는 응축기(150)와, 응축기(150)의 냉매를 지속적으로 순환시키는 펌프(120)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
The system includes a heat exchanger 130 for heating a liquid refrigerant into a gaseous state of high temperature and high pressure, a power generation unit 140 for generating electricity by expanding a high temperature and high pressure refrigerant to low temperature and low pressure, and a power generation unit 140. ) Condenser 150 for cooling the gaseous refrigerant in the liquid state at the rear end, and a pump 120 for continuously circulating the refrigerant of the condenser 150.

여기서, 상기 열교환부(130)는 예열기(133), 증발기(135), 과열기(137)로 구성되고 있다.Here, the heat exchanger 130 is composed of a preheater 133, an evaporator 135, and a superheater 137.

상기 예열기(133)에 대해 설명하면 다음과 같다. 상기 예열기(133)는 펌프(120)로부터 냉매를 공급받아 열원을 통해 목표온도까지 승온시키는 역할을 하게 된다. 이때, 예열기(133)를 거친 냉매의 온도를 측정하여 목표온도에 도달하는 지를 판단하고, 목표온도에 미달하거나 초과할 경우, 열원공급부(131)의 열원 공급량을 제어하게 된다.The preheater 133 will be described below. The preheater 133 serves to increase the temperature to the target temperature through the heat source by receiving the refrigerant from the pump 120. At this time, it is determined whether the target temperature is reached by measuring the temperature of the refrigerant passing through the preheater 133, and when the temperature reaches or exceeds the target temperature, the heat source supply amount of the heat source supply unit 131 is controlled.

이와 같은 예열기(133)의 사양은 냉매 입구온도, 압력: 30℃, 7.3bar; 냉매 출구온도, 압력: 77℃, 7.3bar; 냉매유량: 1.9kg/s; 열원 입구온도: 140℃(물 포화증기); 열원 출구온도: 140℃(물 응축액); 열원유량: 0.06kg/s 로 설계되는 것이 바람직하다.
Specifications of this preheater 133 are refrigerant inlet temperature, pressure: 30 ° C., 7.3 bar; Refrigerant outlet temperature, pressure: 77 ° C., 7.3 bar; Refrigerant flow rate: 1.9 kg / s; Heat source inlet temperature: 140 ° C. (saturated water vapor); Heat source outlet temperature: 140 ° C. (water condensate); The heat source flow rate is preferably designed to be 0.06kg / s.

다음, 증발기(135)에 대해 설명하면 다음과 같다. 상기 증발기(135)는 예열기(133)에서 승온과정을 거친 냉매를 공급받아 액체와 기체가 공존 하도록 열원공급부(131)에서의 열원 유량 제어를 통해 작동유체 온도를 제어한다.Next, the evaporator 135 will be described. The evaporator 135 controls the working fluid temperature by controlling the heat source flow rate in the heat source supply unit 131 so that the liquid and gas coexist by receiving the refrigerant that has been heated by the preheater 133.

이때, 증발기(135)의 액체 수위가 항상 일정량이 존재하는 지를 레벨 센서를 이용해 계측하고, 만일 액체 수위가 낮을 경우 펌프(120)의 회전속도를 높이고, 그 반대의 경우 펌프(120) 회전속도를 낮추어 증발기(135) 내에 액체와 기체가 항상 일정하게 공존하도록 한다. At this time, the level of the liquid level of the evaporator 135 is always measured using a level sensor, and if the liquid level is low, the rotation speed of the pump 120 is increased, and vice versa. Lowering so that the liquid and gas always co-exist in the evaporator 135 at all times.

그 이유는 액체와 기체가 공존하여야 온도 제어를 통해 그 온도에서의 포화압력으로 압력 제어가 가능해지기 때문이다.The reason for this is that the pressure and the saturation pressure at the temperature can be controlled through the temperature control only when the liquid and the gas coexist.

이와 같은 증발기(135)의 사양은 냉매 입구온도, 압력:77℃(액체), 7.3bar; 냉매 출구온도, 압력: 77℃(기체), 7.3bar; 냉매유량: 1.9kg/s; 열원 입구온도: 140℃(물 포화증기); 열원 출구온도: 140℃(물 응축액); 열원유량: 0.14kg/s로 설계되는 것이 바람직하다.
Specifications of the evaporator 135 are refrigerant inlet temperature, pressure: 77 ° C. (liquid), 7.3 bar; Refrigerant outlet temperature, pressure: 77 ° C. (gas), 7.3 bar; Refrigerant flow rate: 1.9 kg / s; Heat source inlet temperature: 140 ° C. (saturated water vapor); Heat source outlet temperature: 140 ° C. (water condensate); Heat source flow rate: It is preferable to design at 0.14 kg / s.

다음, 상기 과열기(137)에 대해 설명한다. 상기 과열기(137)는 증발기(135)로부터 작동유체(냉매 증기)를 공급받는다.Next, the superheater 137 will be described. The superheater 137 receives a working fluid (refrigerant vapor) from the evaporator 135.

이러한, 과열기(137)는 증발기(135)에서 생성된 냉매 증기가 터빈(143)까지 가는 동안 응축되어 터빈 효율을 저하시키는 것을 방지하는 역할을 수행한다.This, the superheater 137 serves to prevent the refrigerant vapor generated in the evaporator 135 is condensed while going to the turbine 143 to lower the turbine efficiency.

이와 같은 과열기(137)는 증발기(135) 및 예열기(133)와 동일하게 과열기(137) 후단의 냉매 온도의 상태에 따라 열원공급부(131)의 열원 유량을 제어하여 과열기(137) 후단의 냉매 온도를 제어한다.The superheater 137 controls the heat source flow rate of the heat source supply unit 131 according to the state of the refrigerant temperature at the rear end of the superheater 137 in the same way as the evaporator 135 and the preheater 133, and thus the refrigerant temperature at the rear end of the superheater 137. To control.

상기 과열기(137)의 사양은 냉매 입구온도, 압력:77℃(기체), 7.3bar; 냉매 출구온도, 압력: 87℃(기체), 7.3bar; 냉매유량: 1.9kg/s; 열원 입구온도: 140℃ 물 포화증기; 열원 출구온도: 140℃(물 응축액); 열원유량: 0.01kg/s로 설계될 수 있다.
Specifications of the superheater 137 are refrigerant inlet temperature, pressure: 77 ° C. (gas), 7.3 bar; Refrigerant outlet temperature, pressure: 87 ° C. (gas), 7.3 bar; Refrigerant flow rate: 1.9 kg / s; Heat source inlet temperature: 140 ° C. water saturated steam; Heat source outlet temperature: 140 ° C. (water condensate); Heat source flow rate can be designed as 0.01kg / s.

다음, 발전부(140)에 대해 설명하면 다음과 같다. 상기 발전부(140)는 터빈(143)과 발전기(145)로 이루어져 있다.Next, the power generation unit 140 will be described. The power generation unit 140 is composed of a turbine 143 and the generator 145.

상기 터빈(143)은 과열기(137)에서 정압가열이 이루어진 과열 증기를 전달받아 회전됨으로써, 발전기(145)의 축을 회전시켜 발전이 이루어지도록 하고 있다.The turbine 143 is rotated by receiving the superheated steam in which the constant pressure heating is performed by the superheater 137, thereby rotating the shaft of the generator 145 to generate power.

이때, 시스템 운전 초반에는 작동유체 상태가 정상상태가 아니므로 터빈(143) 구동에 무리를 줄 수 있다. 따라서 바이패스 배관(121)을 활용하여 시스템이 정상상태에 이를 때까지 터빈(143)의 구동 없이 운전되도록 하는 것이 바람직하다.
At this time, since the operating fluid state is not the normal state at the beginning of the system operation, it may give a strain to the driving of the turbine 143. Therefore, it is preferable to utilize the bypass pipe 121 to operate without driving the turbine 143 until the system reaches a steady state.

다음, 상기 응축기(150)에 대해 설명하면 다음과 같다. 상기 응축기(150)는 터빈(143) 후단에 설치되어 증기 상태의 작동유체를 공급받아 액화시키는 역할을 하는데, 냉각타워(160)를 별도로 구성할 수 있다.Next, the condenser 150 will be described. The condenser 150 is installed at the rear end of the turbine 143 and serves to liquefy by receiving a working fluid in a vapor state. The cooling tower 160 may be configured separately.

이러한, 응축기(150)의 사양은 냉매 입구온도, 압력:56℃(기체), 1.8ba; 냉매 출구온도, 압력: 30℃(액체), 1.8bar; 냉매유량: 1.9kg/s; 냉각수 입구온도: 20℃ (물); 냉각수 출구온도: 25℃ (물); 열원유량: 19.3kg/s로 설계될 수 있다.
The specifications of the condenser 150 are refrigerant inlet temperature, pressure: 56 ° C. (gas), 1.8 ba; Refrigerant outlet temperature, pressure: 30 ° C. (liquid), 1.8 bar; Refrigerant flow rate: 1.9 kg / s; Cooling water inlet temperature: 20 ° C. (water); Cooling water outlet temperature: 25 ° C. (water); Heat source flow rate: can be designed as 19.3kg / s.

그리고, 상기 응축기(150) 후단에 액체 냉매를 저장하기 위한 응축탱크(110)가 설치된다. 이와 같은 응축탱크(110)는 300리터 정도의 액체 냉매를 저장할 수 있는 탱크로서, 액체상태의 냉매(R245fa)를 응축탱크에 300리터를 주입하게 된다.
Then, a condensation tank 110 for storing the liquid refrigerant at the rear end of the condenser 150 is installed. The condensation tank 110 is a tank capable of storing 300 liters of liquid refrigerant, and injects 300 liters of the liquid refrigerant R245fa into the condensation tank.

그리고, 상기 응축기 후단에는 펌프(120)가 설치되고 있다. 이와 같은 펌프(120)는 작동유체를 저압 상태에서 고압 상태로 공급하는 역할을 한다. In addition, a pump 120 is installed at the rear end of the condenser. The pump 120 serves to supply the working fluid from the low pressure state to the high pressure state.

본 발명의 ORC시스템 과열도 제어방법의 작동유체는 최고 압력이 증발기(135)에서의 증발압력과 같다. The working fluid of the ORC system superheat control method of the present invention has a maximum pressure equal to the evaporation pressure in the evaporator 135.

따라서 응축 압력에서 증발 압력까지의 압력차만큼 압력을 상승시키고 동시에 시스템 사양에 맞는 작동유체 유량을 공급할 수 있는 펌프(120)를 사용한다.Therefore, a pump 120 capable of raising the pressure by the pressure difference from the condensation pressure to the evaporation pressure and simultaneously supplying a working fluid flow rate that meets the system specifications is used.

상기 펌프(120)를 가동하여 냉매를 예열기(133)로 보내게 되는데, 펌프(120)의 블레이드와 냉매와의 마찰로 인해 냉매 일부분이 기화되어 펌프(120)가 헛도는 경우가 발생될 수 있다.The pump 120 is operated to send the coolant to the preheater 133. A part of the coolant may be vaporized due to friction between the blades of the pump 120 and the coolant. have.

이를 해결하기 위해 도 2에서와 같이 바이패스 라인(121)을 설치하여 냉매 증기를 응축탱크(110)로 배출하여 증기가 제거되도록 할 수 있다.In order to solve this problem, as shown in FIG. 2, a bypass line 121 may be installed to discharge the refrigerant vapor to the condensation tank 110 to remove the steam.

상기한 구성에 따른 본 발명의 ORC시스템 과열도 제어방법은 작동유체의 저온 운전특성이 향상되어 터빈의 발전효율을 높일 수 있고, 터빈의 무리한 운전을 방지함과 아울러, 안정적인 운전이 가능한 이점을 갖는다.The ORC system superheat control method of the present invention according to the above configuration has the advantage of improving the low-temperature operating characteristics of the working fluid to increase the power generation efficiency of the turbine, prevent excessive operation of the turbine, and stable operation. .

도 3, 도 4는 본 발명에 따른 ORC시스템의 작동유체 수위 제어구조를 설명하기 위한 개략도로서, 증발기(135)의 열교환튜브(136) 단면구조를 도시하고 있다.3 and 4 is a schematic view for explaining the working fluid level control structure of the ORC system according to the present invention, showing a cross-sectional structure of the heat exchange tube 136 of the evaporator (135).

동 도면에서 보는 바와 같은, 본 발명은 증발기(135) 내의 액체 상태의 작동유체 수위를 낮추어 증발기(135) 내의 외부 열원이 주입되는 열교환튜브(136) 일부를 과열기로 활용하여 과열도를 상승시키도록 된 ORC시스템 과열도 제어방법을 제공함으로써, 증발기 내의 액체 상태의 작동유체 레벨제어를 할 경우 과열기의 열교환 면적이 보다 증가하게 되므로, 외부 열원의 열량이 소폭 감소하여 과열도가 낮아지는 문제를 쉽게 보완할 수 있는 효과를 갖는다.As shown in the figure, the present invention lowers the level of the working fluid in the liquid state in the evaporator 135 to utilize the portion of the heat exchange tube 136 into which the external heat source is injected into the evaporator 135 to increase the superheat degree. By providing the ORC system superheat control method, the heat exchange area of the superheater is increased when the working fluid level control of the liquid state in the evaporator is increased, so that the heat amount of the external heat source is slightly reduced and the superheat degree is easily compensated. It has an effect that can be done.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 상기 실시예를 기존의 공지기술과 단순히 주합 적용한 실시예는 물론 본 발명의 특허청구범위와 상세한 설명에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명을 단순 변형하여 이용할 수 있는 정도의 기술은 본 발명의 기술범위에 당연히 포함된다고 보아야 할 것이다. In the above described a preferred embodiment of the present invention, but described in the claims and detailed description of the present invention as well as the embodiment of the present invention simply applied in combination with the known art of the present invention to those skilled in the art It is to be understood that the description of the degree to which the present invention can be simply modified is included in the technical scope of the present invention.

110: 응축탱크
120: 펌프
121: 바이패스라인
130: 열교환부
131: 열원공급부
133: 예열기
135: 증발기
136: 열교환튜브
137: 과열기
140: 발전부
141: 바이패스라인
143: 터빈
145: 발전기
150: 응축기
160: 냉각타워110: condensation tank
120: pump
121: bypass line
130: heat exchanger
131: heat source supply unit
133: preheater
135: evaporator
136: heat exchange tube
137: superheater
140: power generation unit
141: bypass line
143: turbine
145: generator
150: condenser
160: cooling tower

Claims (13)

액체상태의 냉매를 가열하여 고온, 고압의 기체상태로 만드는 열교환부(130)와, 고온고압의 냉매를 저온 저압으로 팽창시켜 전기를 생산하는 발전부(140)와, 발전부(140) 후단에서 기체 상태의 냉매를 액체상태로 냉각시키는 응축기(150)와, 응축기(150)의 냉매를 지속적으로 순환시키는 펌프(120)로 구성된 ORC시스템 과열도 제어방법에 있어서,
상기 열교환부(130)는 예열기(133), 증발기(135), 과열기(137)로 구성되도록 하되, 상기 증발기(135) 내의 액체 상태의 작동유체 수위를 낮추어 증발기(135) 내의 외부 열원이 주입되는 열교환튜브(136) 일부를 과열기로 활용하여 과열도를 상승시키도록 된 것을 특징으로 하는 ORC시스템 과열도 제어방법.
Heat exchanger 130 for heating the refrigerant in the liquid state to a high-temperature, high-pressure gas state, the power generation unit 140 for producing electricity by expanding the high-temperature high-pressure refrigerant to low temperature low pressure, and in the rear end of the power generation unit 140 In the ORC system superheat control method comprising a condenser 150 for cooling the refrigerant in the gas state and a pump 120 for continuously circulating the refrigerant in the condenser 150,
The heat exchanger 130 is configured to include a preheater 133, an evaporator 135, and a superheater 137, and lowers the level of the working fluid in the liquid state in the evaporator 135 so that an external heat source is injected into the evaporator 135. ORC system superheat degree control method characterized in that to increase the degree of superheat by using a portion of the heat exchange tube (136) as a superheater.
제1항에 있어서,
상기 예열기(133)는 펌프(120)로부터 냉매를 공급받아 열원을 통해 목표온도까지 승온시키도록 하되, 예열기(133)를 거친 냉매의 온도를 측정하여 목표온도에 도달하는 지를 판단하고, 목표온도에 미달하거나 초과할 경우, 열원공급부(131)의 열원 공급량을 제어하는 것을 특징으로 하는 ORC시스템 과열도 제어방법.
The method of claim 1,
The preheater 133 receives the refrigerant from the pump 120 to increase the temperature to the target temperature through the heat source, and determines whether the target temperature is reached by measuring the temperature of the refrigerant passing through the preheater 133 and reaching the target temperature. If less than or exceed, ORC system superheat control method characterized in that for controlling the heat source supply amount of the heat source supply unit (131).
제2항에 있어서,
상기 예열기(133)의 사양은 냉매 입구온도, 압력: 30℃, 7.3bar; 냉매 출구온도, 압력: 77℃, 7.3bar; 냉매유량: 1.9kg/s; 열원 입구온도: 140℃(물 포화증기); 열원 출구온도: 140℃(물 응축액); 열원유량: 0.06kg/s 로 설계되는 것을 특징으로 하는 ORC시스템 과열도 제어방법.
The method of claim 2,
Specifications of the preheater 133 are refrigerant inlet temperature, pressure: 30 ° C., 7.3 bar; Refrigerant outlet temperature, pressure: 77 ° C., 7.3 bar; Refrigerant flow rate: 1.9 kg / s; Heat source inlet temperature: 140 ° C. (saturated water vapor); Heat source outlet temperature: 140 ° C. (water condensate); Heat source flow rate: 0.06kg / s ORC system superheat control method characterized in that designed.
제1항에 있어서,
상기 증발기(135)는 예열기(133)에서 승온과정을 거친 냉매를 공급받아 액체와 기체가 공존 하도록 열원공급부(131)에서의 열원 유량 제어를 통해 작동유체 온도를 제어하고, 증발기(135)의 액체 수위가 항상 일정량이 존재하는 지를 레벨 센서를 이용해 계측하고, 만일 액체 수위가 낮을 경우 펌프(120)의 회전속도를 높이고, 그 반대의 경우 펌프(120) 회전속도를 낮추어 증발기(135) 내에 액체와 기체가 항상 일정하게 공존하도록 하는 것을 특징으로 하는 ORC시스템 과열도 제어방법.
The method of claim 1,
The evaporator 135 receives the refrigerant that has been heated up from the preheater 133 to control the working fluid temperature by controlling the heat source flow rate in the heat source supply unit 131 so that the liquid and gas coexist, and the liquid of the evaporator 135 The level sensor is used to measure whether there is always a certain level, and if the liquid level is low, the rotation speed of the pump 120 is increased, and vice versa, the rotation speed of the pump 120 is lowered. ORC system superheat control method, characterized in that the gas always coexist constantly.
제4항에 있어서,
상기 증발기(135)의 사양은 냉매 입구온도, 압력:77℃(액체), 7.3bar; 냉매 출구온도, 압력: 77℃(기체), 7.3bar; 냉매유량: 1.9kg/s; 열원 입구온도: 140℃(물 포화증기); 열원 출구온도: 140℃(물 응축액); 열원유량: 0.14kg/s로 설계되는 것을 특징으로 하는 ORC시스템 과열도 제어방법.
The method of claim 4, wherein
Specifications of the evaporator 135 are refrigerant inlet temperature, pressure: 77 ° C. (liquid), 7.3 bar; Refrigerant outlet temperature, pressure: 77 ° C. (gas), 7.3 bar; Refrigerant flow rate: 1.9 kg / s; Heat source inlet temperature: 140 ° C. (saturated water vapor); Heat source outlet temperature: 140 ° C. (water condensate); Heat source flow rate: ORC system superheat control method characterized in that designed to 0.14kg / s.
제1항에 있어서,
상기 과열기(137)는 증발기 후단에 설치되어 냉매를 공급받고, 냉매 온도의 상태에 따라 열원공급부(131)의 열원 유량을 제어하여 과열기(137) 후단의 냉매 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 ORC시스템 과열도 제어방법.
The method of claim 1,
The superheater 137 is installed in the rear end of the evaporator is supplied with the refrigerant, the ORC system characterized in that to control the refrigerant temperature of the rear end of the superheater 137 by controlling the flow rate of the heat source of the heat source supply unit 131 according to the state of the refrigerant temperature. Superheat control method.
제6항에 있어서,
상기 과열기(137)의 사양은 냉매 입구온도, 압력:77℃(기체), 7.3bar; 냉매 출구온도, 압력: 87℃(기체), 7.3bar; 냉매유량: 1.9kg/s; 열원 입구온도: 140℃ 물 포화증기; 열원 출구온도: 140℃(물 응축액); 열원유량: 0.01kg/s로 설계되는 것을 특징으로 하는 ORC시스템 과열도 제어방법.
The method of claim 6,
Specifications of the superheater 137 are refrigerant inlet temperature, pressure: 77 ° C. (gas), 7.3 bar; Refrigerant outlet temperature, pressure: 87 ° C. (gas), 7.3 bar; Refrigerant flow rate: 1.9 kg / s; Heat source inlet temperature: 140 ° C. water saturated steam; Heat source outlet temperature: 140 ° C. (water condensate); Heat source flow rate: ORC system superheat control method characterized in that designed to 0.01kg / s.
제1항에 있어서,
상기 발전부(140)는 과열기(137)에서 정압가열이 이루어진 과열 증기를 전달받아 터빈(143)이 회전되어 발전기(145)의 축을 회전시켜 발전이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 ORC시스템 과열도 제어방법.
The method of claim 1,
The power generation unit 140 receives the superheated steam that is subjected to the constant pressure heating from the superheater 137, the turbine 143 is rotated to rotate the axis of the generator 145, the ORC system superheat control Way.
제8항에 있어서,
상기 발전부(140)는 시스템 운전 초반에 작동유체 상태가 정상이 될 때까지 바이패스 배관(141)을 활용하여 터빈(143)의 구동 없이 시운전되도록 하는 것을 특징으로 하는 ORC시스템 과열도 제어방법.
The method of claim 8,
The power generation unit 140 is an ORC system superheat control method characterized in that the operating fluid by using the bypass pipe (141) until the operating fluid is normal in the early stage of the system operation without the drive of the turbine (143).
제1항에 있어서,
상기 응축기(150)는 터빈(143) 후단에 설치되어 증기 상태의 작동유체를 공급받아 액화시키도록 하되, 냉각타워(160)와 연결되는 것을 특징으로 하는 ORC시스템 과열도 제어방법.
The method of claim 1,
The condenser 150 is installed in the rear end of the turbine (143) to be supplied with a working fluid in the vapor state to liquefy, but is connected to the cooling tower 160, ORC system superheat control method.
제10항에 있어서,
상기 응축기(150)의 사양은 냉매 입구온도, 압력:56℃(기체), 1.8ba; 냉매 출구온도, 압력: 30℃(액체), 1.8bar; 냉매유량: 1.9kg/s; 냉각수 입구온도: 20℃ (물); 냉각수 출구온도: 25℃ (물); 열원유량: 19.3kg/s로 설계되는 것을 특징으로 하는 ORC시스템 과열도 제어방법.
The method of claim 10,
Specifications of the condenser 150, refrigerant inlet temperature, pressure: 56 ℃ (gas), 1.8ba; Refrigerant outlet temperature, pressure: 30 ° C. (liquid), 1.8 bar; Refrigerant flow rate: 1.9 kg / s; Cooling water inlet temperature: 20 ° C. (water); Cooling water outlet temperature: 25 ° C. (water); Heat source flow rate: ORC system superheat control method characterized in that designed to 19.3kg / s.
제11항에 있어서,
상기 응축기(150) 후단에 액체 냉매를 저장하기 위한 응축탱크(110)가 설치되도록 하는 것을 특징으로 하는 ORC시스템 과열도 제어방법.
The method of claim 11,
ORC system superheat control method characterized in that the condenser tank 110 for storing the liquid refrigerant at the rear end of the condenser (150) is installed.
제1항에 있어서,
상기 펌프(120)의 블레이드와 냉매와의 마찰로 인해 냉매 일부분이 기화되어 펌프(120)가 헛도는 것을 방지하기 위해 바이패스 라인(121)을 설치하여 냉매 증기를 응축탱크(110)로 배출하는 것을 특징으로 하는 ORC시스템 과열도 제어방법.
The method of claim 1,
Friction between the blades of the pump 120 and the refrigerant causes a portion of the refrigerant to vaporize, thereby installing a bypass line 121 to discharge the refrigerant vapor to the condensation tank 110. ORC system superheat control method, characterized in that.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016108578A1 (en) * 2014-12-30 2016-07-07 이만숙 High-efficiency and low-temperature generation system using evaporation equipment
JP6647922B2 (en) * 2015-07-16 2020-02-14 株式会社神戸製鋼所 Thermal energy recovery apparatus and start-up method thereof
EP3118425B1 (en) * 2015-07-16 2018-05-09 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Thermal energy recovery device and start-up method thereof
CN108897348B (en) * 2018-09-25 2023-07-28 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 ORC power generation system working medium tank liquid level automatic control system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200417085Y1 (en) 2005-12-28 2006-05-24 주재헌 Organic Engine for Waste Heat Recovery
JP2008128254A (en) 2006-11-24 2008-06-05 Behr Gmbh & Co Kg System having organic rankine cycle circulation for driving at least one inflating device, heat exchanger for driving inflating device, and method for operating at least one inflating device
JP2009287433A (en) 2008-05-28 2009-12-10 Sanden Corp Waste heat utilizing device for internal combustion engine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200417085Y1 (en) 2005-12-28 2006-05-24 주재헌 Organic Engine for Waste Heat Recovery
JP2008128254A (en) 2006-11-24 2008-06-05 Behr Gmbh & Co Kg System having organic rankine cycle circulation for driving at least one inflating device, heat exchanger for driving inflating device, and method for operating at least one inflating device
JP2009287433A (en) 2008-05-28 2009-12-10 Sanden Corp Waste heat utilizing device for internal combustion engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101428418B1 (en) 2012-08-29 2014-08-07 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 Power generation apparatus and control method thereof

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